Компьютерная память — Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 16:57, 24 августа 2017.

Компьютерная память (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940-х. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики. В персональных компьютерах «памятью» часто называют один из её видов — динамическая память с произвольным доступом DRAM (Dynamic Random Access Memory), — которая в настоящее время используется в качестве ОЗУ персонального компьютера. Задачей компьютерной памяти является хранение в своих ячейках состояния внешнего воздействия, запись информации. Эти ячейки могут фиксировать самые разнообразные физические воздействия. Они функционально аналогичны обычному электромеханическому переключателю и информация в них записывается в виде двух чётко различимых состояний — 0 и 1 («выключено»/«включено»). Специальные механизмы обеспечивают доступ (считывание, произвольное или последовательное) к состоянию этих ячеек. Процесс доступа к памяти разбит на разделённые во времени процессы — операцию записи (сленг. прошивка, в случае записи ПЗУ) и операцию чтения, во многих случаях эти операции происходят под управлением отдельного специализированного устройства — контроллера памяти. Также различают операцию стирания памяти — занесение (запись) в ячейки памяти одинаковых значений, обычно 0016 или FF16. Наиболее известные запоминающие устройства, используемые в персональных компьютерах: модули оперативной памяти (ОЗУ), жёсткие диски(винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD- или DVD-диски, а также устройства флеш-памяти.

Функции памяти

Компьютерная память обеспечивает поддержку одной из функций современного компьютера, — способность длительного хранения информации. Вместе с центральным процессором запоминающее устройство являются ключевыми звеньями так называемой архитектуры фон Неймана, — принципа, заложенного в основу большинства современных компьютеров общего назначения. Первые компьютеры использовали запоминающие устройства исключительно для хранения обрабатываемых данных. Их программы реализовывались на аппаратном уровне в виде жёстко заданных выполняемых последовательностей. Любое перепрограммирование требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации, перестройки блоков и устройств и т. д. Использование архитектуры фон Неймана, предусматривающей хранение компьютерных программ и данных в общей памяти, коренным образом переменило ситуацию. Любая информация может быть измерена в битах и потому, независимо от того, на каких физических принципах и в какой системе счисления функционирует цифровой компьютер (двоичной, троичной, десятичной и т. п.), числа, текстовая информация, изображения, звук, видео и другие виды данных можно представить последовательностями битовых строк или двоичными числами. Это позволяет компьютеру манипулировать данными при условии достаточной ёмкости системы хранения (например, для хранения текста романа среднего размера необходимо около одного мегабайта). К настоящему времени создано множество устройств, предназначенных для хранения данных, основанных на использовании самых разных физических эффектов. Универсального решения не существует, у каждого имеются свои достоинства и свои недостатки, поэтому компьютерные системы обычно оснащаются несколькими видами систем хранения, основные свойства которых обуславливают их использование и назначение.

Физические основы функционирования

В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям. В современной компьютерной технике часто используются физические свойства полупроводников, когда прохождение тока через полупроводник или его отсутствие трактуются как наличие логических сигналов 0 или 1. Устойчивые состояния, определяемые направлением намагниченности, позволяют использовать для хранения данных разнообразные магнитные материалы. Наличие или отсутствие заряда в конденсаторе также может быть положено в основу системы хранения. Отражение или рассеяние света от поверхности CD, DVD или Blu-ray-диска также позволяет хранить информацию.

НЖМД объёмом 44 Мб 1980-х годов выпуска и CompactFlash на 2 Гб 2000-х годов выпуска Устройство хранения информации на флеш-памяти

Классификация типов памяти

Следует различать классификацию памяти и классификацию запоминающих устройств (ЗУ). Первая классифицирует память по функциональности, вторая же — по технической реализации. Здесь рассматривается первая — таким образом, в неё попадают как аппаратные виды памяти (реализуемые на ЗУ), так и структуры данных, реализуемые в большинстве случаев программно.

Доступные операции с данными

• Память только для чтения (read-only memory, ROM)
• Память для чтения/записи

Память на программируемых и перепрограммируемых ПЗУ (ППЗУ и ПППЗУ) не имеет общепринятого места в этой классификации. Её относят либо к подвиду памяти «только для чтения», либо выделяют в отдельный вид. Также предлагается относить память к тому или иному виду по характерной частоте её перезаписи на практике: к RAM относить виды, в которых информация часто меняется в процессе работы, а к ROM — предназначенные для хранения относительно неизменных данных.

Энергозависимость

• Энергонезависимая память (англ. nonvolatile storage) — память, реализованная ЗУ, записи в которых не стираются при снятии электропитания. К этому типу памяти относятся все виды памяти на ПЗУ и ППЗУ;
• Энергозависимая память (англ. volatile storage) — память, реализованная ЗУ, записи в которых стираются при снятии электропитания. К этому типу памяти относятся память, реализованная на ОЗУ, кэш-память.
• Статическая память (англ. static storage) — энергозависимая память, которой для хранения информации достаточно сохранения питающего напряжения;
• Динамическая память (англ. dynamic storage) — энергозависимая память, в которой информация со временем разрушается (деградирует), и, кроме подачи электропитания, необходимо производить её периодическое восстановление (регенерацию).

Метод доступа

• Последовательный доступ (англ. sequential access memory, SAM) — ячейки памяти выбираются (считываются) последовательно, одна за другой, в очерёдности их расположения. Вариант такой памяти — стековая память.
• Произвольный доступ (англ. random access memory, RAM) — вычислительное устройство может обратиться к произвольной ячейке памяти по любому адресу.

Назначение

• Буферная память (англ. buffer storage) — память, предназначенная для временного хранения данных при обмене ими между различными устройствами или программами.
• Временная (промежуточная) память (англ. temporary (intermediate) storage) — память для хранения промежуточных результатов обработки.
• Кеш-память (англ. cache memory) — часть архитектуры устройства или программного обеспечения, осуществляющая хранение часто используемых данных для предоставления их в более быстрый доступ, нежели кешируемая память.
• Корректирующая память (англ. patch memory) — часть памяти ЭВМ, предназначенная для хранения адресов неисправных ячеек основной памяти. Также используются термины relocation table и remap table.
• Управляющая память (англ. control storage) — память, содержащая управляющие программы или микропрограммы. Обычно реализуется в виде ПЗУ.

Разделяемая память или память коллективного доступа (англ. shared memory, shared access memory) — память, доступная одновременно нескольким пользователям, процессам или процессорам.

Организация адресного пространства

• Реальная или физическая память (англ. real (physical) memory) — память, способ адресации которой соответствует физическому расположению её данных;
• Виртуальная память (англ. virtual memory) — память, способ адресации которой не отражает физического расположения её данных;
• Оверлейная память (англ. overlayable storage) — память, в которой присутствует несколько областей с одинаковыми адресами, из которых в каждый момент доступна только одна.

Удалённость и доступность для процессора

Первичная память (сверхоперативная, СОЗУ) — доступна процессору без какого-либо обращения к внешним устройствам. Данная память отличается крайне малым временем доступа и тем, что неадресуема для программиста. регистры процессора (процессорная или регистровая память) — регистры, расположенные непосредственно в АЛУ; кэш процессора — кэш, используемый процессором для уменьшения среднего времени доступа к компьютерной памяти. Разделяется на несколько уровней, различающихся скоростью и объёмом (например, L1, L2, L3). Вторичная память — доступна процессору путём прямой адресацией через шину адреса (адресуемая память). Таким образом доступна основная память (память, предназначенная для хранения текущих данных и выполняемых программ) и порты ввода-вывода (специальные адреса, через обращение к которым реализовано взаимодействие с прочей аппаратурой). Третичная память — доступна только путём нетривиальной последовательности действий. Сюда входят все виды внешней памяти — доступной через устройства ввода-вывода. Взаимодействие с третичной памятью ведётся по определённым правилам (протоколам) и требует присутствия в памяти соответствующих программ. Программы, обеспечивающие минимально необходимое взаимодействие, помещаются в ПЗУ, входящее во вторичную память (у PC-совместимых ПК — это ПЗУ BIOS). Положение структур данных, расположенных в основной памяти, в этой классификации неоднозначно. Как правило, их вообще в неё не включают, выполняя классификацию с привязкой к традиционно используемым видам ЗУ.

Управление процессором

Непосредственно управляемая (оперативно доступная) память (англ. on-line storage) — память, непосредственно доступная в данный момент времени центральному процессору. Автономная память — память, реализованная, например при помощи службы внешних носителей в Windows 2000, предусматривающей оперативное управление библиотеками носителей и устройствами с автоматической подачей дисков, облегчающей использование съёмных носителей типа магнитных лент и съёмных дисков, магнитных или оптических.

Организация хранения данных и алгоритмы доступа к ним

Повторяет классификацию структур данных:

• Адресуемая память — адресация осуществляется по местоположению данных.
• Ассоциативная память (англ. associative memory, content-addressable memory, CAM) — адресация осуществляется по содержанию данных, а не по их местоположению.
• Магазинная (стековая) память (англ. pushdown storage) — реализация стека.
• Матричная память (англ. matrix storage) — ячейки памяти расположены так, что доступ к ним осуществляется по двум или более координатам.
• Объектная память (англ. object storage) — память, система управления которой ориентирована на хранение объектов. При этом каждый объект характеризуется типом и размером записи.
• Семантическая память (англ. semantic storage) — данные размещаются и списываются в соответствии с некоторой структурой понятийных признаков.

Физические принципы

Эта классификация повторяет соответствующую классификацию ЗУ.

Вид	Среда, хранящая информацию	Принцип чтения/записи	Примеры
Полупроводниковая память (англ. semiconductor storage)	сформированные в полупроводнике элементы, имеющие 2 устойчивых состояния с различными электрическими параметрами	включение в электрическую цепь	SRAM, DRAM, EEPROM, Flash-память
Магнитная память (англ. magnetic storage)	Намагниченность участков ферромагнитного материала (доменов)	Магнитная запись	Магнитная лента, магнитный диск, магнитная карта
Оптическая память (англ. optical storage, laser storage)	последовательность участков (питов), отражающих или рассеивающих свет	чтение: отражение либо рассеяние лазерного луча от питов;запись: точечный нагрев, изменяющий свойства отражающего слоя	CD-диск, DVD, Blu-ray, HD DVD
Магнитооптическая память (англ. magnetooptics storage)	показатель преломления участков информационного слоя	чтение: преломление и отражение луча лазера запись: точечный нагрев и электромагнитный импульс	CD-MO, Fujitsu DynaMO
Магниторезистивная память с произвольным доступом (англ. Spin Torque Transfer Random Access Memory, STT-RAM)	магнитные домены	В STT-RAM электрическое поле воздействует на микромагниты, заставляя их менять направление магнитного поля (спин). В свою очередь направление магнитного поля (справа — налево или сверху — вниз) вызывает изменение в сопротивлении (логические 0 и 1).	MRAM
Память с изменением фазового состояния	молекулы халькогенида	использует изменение фазового состояния халькогенида — вещества, способного под воздействием нагрева и электрических полей переходить из непроводящего аморфного состояния (1) в проводящее кристаллическое (0). В ней применены диоды вертикального типа и трехмерная кристаллическая структура. Не требует предварительного удаления старых данных перед записью новых, не требует электропитания для сохранения своего состояния[1]	PRAM
Ёмкостная память (англ. capacitor storage)	молекулы халькогенида (chalcogenide)	подача электрического напряжения на обкладки	DRAM

Разновидности полупроводниковой памяти

• NOR
• NAND
• NVRAM
• SRAM
• DRAM
• FB-DIMM
• EEPROM
• Flash

Разновидности магнитной памяти

• Память на магнитной ленте (англ. magnetic tape memory) — представляет собой пластиковую узкую ленту с магнитным покрытием и механизм с блоком головок записи-воспроизведения (БГЗВ). Лента намотана на бобину, и последовательно протягивается лентопротяжным механизмом (ЛПМ) возле БГЗВ. Запись производится перемагничиванием частиц магнитного слоя ленты при прохождении их возле зазора головки записи. Считывание записанной информации происходит при прохождении намагниченного ранее участка плёнки возле зазора головки воспроизведения.
• Память на магнитных дисках (англ. magnetic disk memory) — представляет собой круглый пластиковый диск с магнитным покрытием и механизм с БГЗВ. Данные при этом наносятся радиально, при вращении диска вокруг своей оси и радиальном сдвиге БГЗВ на шаг головки. Запись производится перемагничиванием частиц магнитного слоя диска при прохождении их возле зазора головки записи. Считывание записанной информации происходит при прохождении намагниченного ранее участка возле зазора головки воспроизведения.
• Память на магнитной проволоке (англ. plated wire memory) Использовалась в магнитофонах до магнитной ленты. В настоящее время по этому принципу конструируется большинство авиационных т. н. «чёрных ящиков» — данный носитель имеет наиболее высокую устойчивость к внешним воздействиям и высокую сохранность даже при повреждениях в аварийных ситуациях.
• Ферритовая память (англ. core storage) — ячейка представляет собой ферритовый сердечник, изменение состояния которого (перемагничивание) происходит при пропускании тока через намотанный на него проводник. В настоящее время имеет ограниченное применение, в основном в военной сфере.

Разновидности оптической памяти

Фазоинверсная память (англ. Phase Change Rewritable storage, PCR) — оптическая память, в которой рабочий (отражающий) слой выполнен из полимерного вещества, способного при нагреве менять фазовое состояние (кристаллическое↔аморфное) и отражающие характеристики в зависимости от режима нагрева. Применяется в перезаписываемых оптических дисках (CD-RW, DVD-RW).

Редко используемые, устаревшие и экспериментальные виды

Вид	Описание
Акустическая память	использует замкнутые акустические линии задержки
Запоминающая электронно-лучевая трубка	Использует свойство вторичной эмиссии люминофора
Трековая память	базируется на открытых не так давно спинтронных эффектах, в частности на использовании спинового тока для перемещения наноразмерных магнитных объектов — доменных стенок — в пределах магнитных нанопроволок. Под действием такого тока доменные стенки бегут друг за другом по этой проволоке, словно бегуны по спринтерской дорожке (треку)[2]
Голографическая память	использует пространственную графическую информацию, отображаемую в виде интерференционных структур
Криогенная память	использует сверхпроводящие материалы
Сегнетоэлектрическая память	Статическая оперативная память с произвольным доступом, ячейки которой сохраняют информацию, используя сегнетоэлектрический эффект. Исследованиями в этом направлении занимаются фирмы Hitachi совместно с Ramtron, Matsushita с фирмой Symetrix. По сравнению с флеш-памятью, ячейки FRAM практически не деградируют — гарантируется до {10}^{10} циклов перезаписи
Молекулярная память	Использует технологию атомной туннельной микроскопии. Носителями информации являются специальные виды плёнок. Головки, считывающие данные, сканируют поверхность плёнки. Их чувствительность позволяет определять наличие или отсутствие в молекулах отдельных атомов, на чём и основан принцип записи-считывания данных. В середине 1999 года эта технология была продемонстрирована компанией Nanochip. В основе архитектуры устройств записи-считывания лежит технология MARE (Molecular Array Read-Write Engine). Были достигнуты следующие показатели по плотности упаковки: около 40 Гбит/см² в устройствах чтения/записи и 128 Гбит/см² в устройствах с однократной записью, что в 6 раз превосходило тогдашние экспериментальные образцы магнитных дисков и более чем в 25 раз — серийные модели. Достигнутая на 2008 год скорость записи и чтения не позволяет говорить о массовом применении этой технологии
Электростатическая память	Носителями данных являются накопленные заряды статического электричества на поверхности диэлектрика.

Примечание

1. ↑ PRAM — «совершенная» память от Samsung [Электронный ресурс] : Daily Digital Digest : — Режим доступа: http://www.3dnews.ru/185033
2. ↑ Элементы — новости науки: Магнитная память «на беговой дорожке»: быстро, дешево и надежно [Электронный ресурс] : Элементы большой науки: — Режим доступа: http://elementy.ru/news/430720?page_design=print

Компьютерная память — это… Что такое Компьютерная память?

Компью́терная па́мять (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940-х. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.

В персональных компьютерах «памятью» часто называют один из её видов — динамическая память с произвольным доступом (DRAM), — которая в настоящее время используется в качестве ОЗУ персонального компьютера.

Задачей компьютерной памяти является хранение в своих ячейках состояния внешнего воздействия, запись информации. Эти ячейки могут фиксировать самые разнообразные физические воздействия (см. ниже). Они функционально аналогичны обычному электромеханическому переключателю и информация в них записывается в виде двух чётко различимых состояний — 0 и 1 («выключено»/«включено»). Специальные механизмы обеспечивают доступ (считывание, произвольное или последовательное) к состоянию этих ячеек.

Процесс доступа к памяти разбит на разделённые во времени процессы — операцию записи (сленг. прошивка, в случае записи ПЗУ) и операцию чтения, во многих случаях эти операции происходят под управлением отдельного специализированного устройства — контроллера памяти.

Также различают операцию стирания памяти — занесение (запись) в ячейки памяти одинаковых значений, обычно 00₁₆ или FF₁₆.

Наиболее известные запоминающие устройства, используемые в персональных компьютерах: модули оперативной памяти (ОЗУ), жёсткие диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD- или DVD-диски, а также устройства флеш-памяти.

Функции памяти

Компьютерная память обеспечивает поддержку одной из функций современного компьютера, — способность длительного хранения информации. Вместе с центральным процессором запоминающее устройство являются ключевыми звеньями так называемой архитектуры фон Неймана, — принципа, заложенного в основу большинства современных компьютеров общего назначения.

Первые компьютеры использовали запоминающие устройства исключительно для хранения обрабатываемых данных. Их программы реализовывались на аппаратном уровне в виде жёстко заданных выполняемых последовательностей. Любое перепрограммирование требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации, перестройки блоков и устройств и т. д. Использование архитектуры фон Неймана, предусматривающей хранение компьютерных программ и данных в общей памяти, коренным образом переменило ситуацию.

Любая информация может быть измерена в битах и потому, независимо от того, на каких физических принципах и в какой системе счисления функционирует цифровой компьютер (двоичной, троичной, десятичной и т. п.), числа, текстовая информация, изображения, звук, видео и другие виды данных можно представить последовательностями битовых строк или двоичными числами. Это позволяет компьютеру манипулировать данными при условии достаточной ёмкости системы хранения (например, для хранения текста романа среднего размера необходимо около одного мегабайта).

К настоящему времени создано множество устройств, предназначенных для хранения данных, основанных на использовании самых разных физических эффектов. Универсального решения не существует, у каждого имеются свои достоинства и свои недостатки, поэтому компьютерные системы обычно оснащаются несколькими видами систем хранения, основные свойства которых обуславливают их использование и назначение.

Физические основы функционирования

В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям. В современной компьютерной технике часто используются физические свойства полупроводников, когда прохождение тока через полупроводник или его отсутствие трактуются как наличие логических сигналов 0 или 1. Устойчивые состояния, определяемые направлением намагниченности, позволяют использовать для хранения данных разнообразные магнитные материалы. Наличие или отсутствие заряда в конденсаторе также может быть положено в основу системы хранения. Отражение или рассеяние света от поверхности CD, DVD или Blu-ray-диска также позволяет хранить информацию.

Классификация типов памяти

Следует различать классификацию памяти и классификацию запоминающих устройств (ЗУ). Первая классифицирует память по функциональности, вторая же — по технической реализации. Здесь рассматривается первая — таким образом, в неё попадают как аппаратные виды памяти (реализуемые на ЗУ), так и структуры данных, реализуемые в большинстве случаев программно.

Доступные операции с данными

• Память только для чтения (read-only memory, ROM)
• Память для чтения/записи

Память на программируемых и перепрограммируемых ПЗУ (ППЗУ и ПППЗУ) не имеет общепринятого места в этой классификации. Её относят либо к подвиду памяти «только для чтения»^[1], либо выделяют в отдельный вид.

Также предлагается относить память к тому или иному виду по характерной частоте её перезаписи на практике: к RAM относить виды, в которых информация часто меняется в процессе работы, а к ROM — предназначенные для хранения относительно неизменных данных.^[1]

Энергозависимость

• Энергонезависимая память (англ. nonvolatile storage) — память, реализованная ЗУ, записи в которых не стираются при снятии электропитания. К этому типу памяти относятся все виды памяти на ПЗУ и ППЗУ;
• Энергозависимая память (англ. volatile storage) — память, реализованная ЗУ, записи в которых стираются при снятии электропитания. К этому типу памяти относятся память, реализованная на ОЗУ, кэш-память.
  • Статическая память (англ. static storage) — энергозависимая память, которой для хранения информации достаточно сохранения питающего напряжения;
  • Динамическая память (англ. dynamic storage) — энергозависимая память, в которой информация со временем разрушается (деградирует), и, кроме подачи электропитания, необходимо производить её периодическое восстановление (регенерацию).

Метод доступа

• Последовательный доступ (англ. sequential access memory, SAM) — ячейки памяти выбираются (считываются) последовательно, одна за другой, в очерёдности их расположения. Вариант такой памяти — стековая память.
• Произвольный доступ (англ. random access memory, RAM) — вычислительное устройство может обратиться к произвольной ячейке памяти по любому адресу.

Назначение

• Буферная память (англ. buffer storage) — память, предназначенная для временного хранения данных при обмене ими между различными устройствами или программами.
• Временная (промежуточная) память (англ. temporary (intermediate) storage) — память для хранения промежуточных результатов обработки.
• Кеш-память (англ. cache memory) — часть архитектуры устройства или программного обеспечения, осуществляющая хранение часто используемых данных для предоставления их в более быстрый доступ, нежели кешируемая память.
• Корректирующая память (англ. patch memory) — часть памяти ЭВМ, предназначенная для хранения адресов неисправных ячеек основной памяти. Также используются термины relocation table и remap table.
• Управляющая память (англ. control storage) — память, содержащая управляющие программы или микропрограммы. Обычно реализуется в виде ПЗУ.
• Разделяемая память или память коллективного доступа (англ. shared memory, shared access memory) — память, доступная одновременно нескольким пользователям, процессам или процессорам.

И др.

Организация адресного пространства

• Реальная или физическая память (англ. real (physical) memory) — память, способ адресации которой соответствует физическому расположению её данных;
• Виртуальная память (англ. virtual memory) — память, способ адресации которой не отражает физического расположения её данных;
• Оверлейная память (англ. overlayable storage) — память, в которой присутствует несколько областей с одинаковыми адресами, из которых в каждый момент доступна только одна.

Удалённость и доступность для процессора

• Первичная память (сверхоперативная, СОЗУ) — доступна процессору без какого-либо обращения к внешним устройствам. Данная память отличается крайне малым временем доступа и тем, что неадресуема для программиста.
  • регистры процессора (процессорная или регистровая память) — регистры, расположенные непосредственно в АЛУ;
  • кэш процессора — кэш, используемый процессором для уменьшения среднего времени доступа к компьютерной памяти. Разделяется на несколько уровней, различающихся скоростью и объёмом (например, L1, L2, L3).
• Вторичная память — доступна процессору путём прямой адресацией через шину адреса (адресуемая память). Таким образом доступна основная память (память, предназначенная для хранения текущих данных и выполняемых программ) и порты ввода-вывода (специальные адреса, через обращение к которым реализовано взаимодействие с прочей аппаратурой).
• Третичная память — доступна только путём нетривиальной последовательности действий. Сюда входят все виды внешней памяти — доступной через устройства ввода-вывода. Взаимодействие с третичной памятью ведётся по определённым правилам (протоколам) и требует присутствия в памяти соответствующих программ. Программы, обеспечивающие минимально необходимое взаимодействие, помещаются в ПЗУ, входящее во вторичную память (у PC-совместимых ПК — это ПЗУ BIOS).

Положение структур данных, расположенных в основной памяти, в этой классификации неоднозначно. Как правило, их вообще в неё не включают, выполняя классификацию с привязкой к традиционно используемым видам ЗУ.^[2]

Управление процессором

• Непосредственно управляемая (оперативно доступная) память (англ. on-line storage) — память, непосредственно доступная в данный момент времени центральному процессору.^{[источник не указан 1031 день]}
• Автономная память — память, реализованная, например при помощи службы внешних носителей в Windows 2000, предусматривающей оперативное управление библиотеками носителей и устройствами с автоматической подачей дисков, облегчающей использование съёмных носителей типа магнитных лент и съёмных дисков, магнитных или оптических.^[3]

Организация хранения данных и алгоритмы доступа к ним

Повторяет классификацию структур данных:

• Адресуемая память — адресация осуществляется по местоположению данных.
• Ассоциативная память (англ. associative memory, content-addressable memory, CAM) — адресация осуществляется по содержанию данных, а не по их местоположению.
• Магазинная (стековая) память (англ. pushdown storage) — реализация стека.
• Матричная память (англ. matrix storage) — ячейки памяти расположены так, что доступ к ним осуществляется по двум или более координатам.
• Объектная память (англ. object storage) — память, система управления которой ориентирована на хранение объектов. При этом каждый объект характеризуется типом и размером записи.
• Семантическая память (англ. semantic storage) — данные размещаются и списываются в соответствии с некоторой структурой понятийных признаков.

И др.

Физические принципы

Эта классификация повторяет соответствующую классификацию ЗУ.

Вид	Среда, хранящая информацию	Принцип чтения/записи	Примеры
Полупроводниковая память (англ. semiconductor storage)	сформированные в полупроводнике элементы, имеющие 2 устойчивых состояния с различными электрическими параметрами	включение в электрическую цепь	SRAM, DRAM, EEPROM, Flash-память
Магнитная память (англ. magnetic storage)	Намагниченность участков ферромагнитного материала (доменов)	Магнитная запись	Магнитная лента, магнитный диск, магнитная карта
Оптическая память (англ. optical storage, laser storage)	последовательность участков (питов), отражающих или рассеивающих свет	чтение: отражение либо рассеяние лазерного луча от питов; запись: точечный нагрев, изменяющий свойства отражающего слоя	CD, DVD, Blu-ray, HD DVD
Магнитооптическая память (англ. magnetooptics storage)	показатель преломления участков информационного слоя	чтение: преломление и отражение луча лазера запись: точечный нагрев и электромагнитный импульс	CD-MO, Fujitsu DynaMO
Магниторезистивная память с произвольным доступом (англ. Spin Torque Transfer Random Access Memory, STT-RAM)	магнитные домены	В STT-RAM электрическое поле воздействует на микромагниты, заставляя их менять направление магнитного поля (спин). В свою очередь направление магнитного поля (справа — налево или сверху — вниз) вызывает изменение в сопротивлении (логические 0 и 1).	MRAM
Память с изменением фазового состояния (англ. phase change memory, PCM)	молекулы халькогенида (chalcogenide)	использует изменение фазового состояния халькогенида — вещества, способного под воздействием нагрева и электрических полей переходить из непроводящего аморфного состояния (1) в проводящее кристаллическое (0). В ней применены диоды вертикального типа и трехмерная кристаллическая структура. Не требует предварительного удаления старых данных перед записью новых, не требует электропитания для сохранения своего состояния.[4]	PRAM
Ёмкостная память (англ. capacitor storage)	конденсаторы	подача электрического напряжения на обкладки	DRAM

Разновидности полупроводниковой памяти

Разновидности магнитной памяти

• Память на магнитной ленте (англ. magnetic tape memory) — представляет собой пластиковую узкую ленту с магнитным покрытием и механизм с блоком головок записи-воспроизведения (БГЗВ). Лента намотана на бобину, и последовательно протягивается лентопротяжным механизмом (ЛПМ) возле БГЗВ. Запись производится перемагничиванием частиц магнитного слоя ленты при прохождении их возле зазора головки записи. Считывание записанной информации происходит при прохождении намагниченного ранее участка плёнки возле зазора головки воспроизведения.
• Память на магнитных дисках (англ. magnetic disk memory) — представляет собой круглый пластиковый диск с магнитным покрытием и механизм с БГЗВ. Данные при этом наносятся радиально, при вращении диска вокруг своей оси и радиальном сдвиге БГЗВ на шаг головки. Запись производится перемагничиванием частиц магнитного слоя диска при прохождении их возле зазора головки записи. Считывание записанной информации происходит при прохождении намагниченного ранее участка возле зазора головки воспроизведения.
• Память на магнитной проволоке (англ. plated wire memory) Использовалась в магнитофонах до магнитной ленты. В настоящее время по этому принципу конструируется большинство авиационных т. н. «чёрных ящиков» — данный носитель имеет наиболее высокую устойчивость к внешним воздействиям и высокую сохранность даже при повреждениях в аварийных ситуациях.
• Ферритовая память (англ. core storage) — ячейка представляет собой ферритовый сердечник, изменение состояния которого (перемагничивание) происходит при пропускании тока через намотанный на него проводник. В настоящее время имеет ограниченное применение, в основном в военной сфере.

Разновидности оптической памяти

• Фазоинверсная память (англ. Phase Change Rewritable storage, PCR) — оптическая память, в которой рабочий (отражающий) слой выполнен из полимерного вещества, способного при нагреве менять фазовое состояние (кристаллическое↔аморфное) и отражающие характеристики в зависимости от режима нагрева. Применяется в перезаписываемых оптических дисках (CD-RW, DVD-RW).

Редко используемые, устаревшие и экспериментальные виды

Вид	Описание
Акустическая память (англ. acoustic storage)	использует замкнутые акустические линии задержки.
Запоминающая электронно-лучевая трубка	Использует свойство вторичной эмиссии люминофора
Трековая память (англ.) или память «на беговой дорожке» (англ. magnetic racetrack memory, MRM)	базируется на открытых не так давно спинтронных эффектах, в частности на использовании спинового тока для перемещения наноразмерных магнитных объектов — доменных стенок — в пределах магнитных нанопроволок. Под действием такого тока доменные стенки бегут друг за другом по этой проволоке, словно бегуны по спринтерской дорожке (треку)[5][6]
Голографическая память (англ. holographic storage)	использует пространственную графическую информацию, отображаемую в виде интерференционных структур.
Криогенная память (англ. cryogenic storage)	использует сверхпроводящие материалы
Сегнетоэлектрическая память (англ. Ferroelectric RAM, FeRAM)	Статическая оперативная память с произвольным доступом, ячейки которой сохраняют информацию, используя сегнетоэлектрический эффект. Исследованиями в этом направлении занимаются фирмы Hitachi совместно с Ramtron, Matsushita с фирмой Symetrix. По сравнению с флеш-памятью, ячейки FRAM практически не деградируют — гарантируется до циклов перезаписи.[7]
Молекулярная память (англ. molecular storage)	Использует технологию атомной туннельной микроскопии. Носителями информации являются специальные виды плёнок. Головки, считывающие данные, сканируют поверхность плёнки. Их чувствительность позволяет определять наличие или отсутствие в молекулах отдельных атомов, на чём и основан принцип записи-считывания данных. В середине 1999 года эта технология была продемонстрирована компанией Nanochip. В основе архитектуры устройств записи-считывания лежит технология MARE (Molecular Array Read-Write Engine). Были достигнуты следующие показатели по плотности упаковки: около 40 Гбит/см² в устройствах чтения/записи и 128 Гбит/см² в устройствах с однократной записью, что в 6 раз превосходило тогдашние экспериментальные образцы магнитных дисков и более чем в 25 раз — серийные модели. Достигнутая на 2008 год скорость записи и чтения не позволяет говорить о массовом применении этой технологии.[источник не указан 1204 дня]
Электростатическая память (англ. electrostatic storage)	Носителями данных являются накопленные заряды статического электричества на поверхности диэлектрика.

Прочие термины

• Многоблочная память (англ. multibank memory) — вид оперативной памяти, организованной из нескольких независимых блоков, допускающих одновременное обращение к ним, что повышает её пропускную способность. Часто употребляется термин «интерлив» (калька с англ. interleave — перемежать) и может встречаться в документации некоторых фирм «многоканальная память» (англ. multichanel).

• Память со встроенной логикой (англ. logic-in-memory) — вид памяти, содержащий встроенные средства логической обработки (преобразования) данных, например их масштабирования, преобразования кодов, наложения полей и др.

• Многовходовая память (англ. multiport storage memory) — устройство памяти, допускающее независимое обращение с нескольких направлений (входов), причём обслуживание запросов производится в порядке их приоритета.

• Многоуровневая память (англ. multilevel memory) — организация памяти, состоящая из нескольких уровней запоминающих устройств с различными характеристиками и рассматриваемая со стороны пользователей как единое целое. Для многоуровневой памяти характерна страничная организация, обеспечивающая «прозрачность» обмена данными между ЗУ разных уровней.

• Память параллельного действия (англ. parallel storage) — вид памяти, в которой все области поиска могут быть доступны одновременно.

• Страничная память (англ. page memory) — память, разбитая на одинаковые области — страницы. Операции записи-чтения на них осуществляются путём переключения страниц контроллером памяти.

См. также

Примечания

Литература

• Айен Синклер. Память // Словарь компьютерных терминов = Dictionary of Personal Computing / Пер. с англ. А. Помогайбо. — М.: Вече, АСТ, 1996. — 177 с. — ISBN 5-7141-0309-2

Ссылки

Память (компьютер) — это… Что такое Память (компьютер)?

Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, англ. flash memory), отличающиеся высокой скоростью доступа и возможностью быстрого стирания данных

По энергозависимости

Энергонезависимая память (англ. nonvolatile storage) — ЗУ, записи в которых не стираются при снятии электропитания. К этому типу памяти относятся все виды ПЗУ и ППЗУ.

Энергозависимая память (англ. volatile storage) — ЗУ, записи в которых стираются при снятии электропитания. К этому типу памяти относится ОЗУ, кэш-память.

(англ. dynamic storage) — разновидность энергозависимой полупроводниковой памяти, в которой хранимая информация с течением времени разрушается, поэтому для сохранения записей необходимо производить их периодическое восстановление (регенерацию), которое выполняется под управлением специальных внешних схемных элементов.

(англ. static storage) — разновидность энергозависимой полупроводниковой памяти, которой для хранения информации достаточно сохранения питающего напряжения, а регенерация не требуется.

По виду физического носителя и принципа рЕМА

Некоторые виды памяти могут носить сразу два и более «родовых» наименования по принципу работы.

Акустическая память (англ. acoustic storage) — в качестве среды для записи и хранения данных используются замкнутые акустические линии задержки.

Голографическая память (англ. holographic storage) — в качестве среды для записи и хранения используется пространственная графическая информация, отображаемая в виде интерференционных структур.

Емкостная память (англ. capacitor storage) — вид ЗУ, использующий в качестве среды для записи и хранения данных элементы электрической цепи — конденсаторы.

Криогенная память (англ. cryogenic storage) — в качестве среды для записи и хранения данных используются материалы, обладающие сверхпроводимостью.

Лазерная память (англ. laser storage) — вид памяти, в котором запись и считывание данных производятся лучом лазера (CD-R/RW, DVD+R/RW, DVD-RAM).

Магнитная память (англ. magnetic storage) — вид памяти, использующий в качестве среды для записи и хранения данных магнитный материал. Наиболее широко использующимися устройствами реализации магнитной памяти в современных ЭВМ являются накопители на магнитных лентах (НМЛ), магнитных (жестких и гибких) дисках (НЖМД и НГМД). Некоторые разновидности имеют собственные наименования:

• Память на магнитной проволоке (англ. plated wire memory) — на ней строится автоматика авиационных «чёрных ящиков» благодаря высокой сохранности даже повреждённого носителя при аварийных ситуациях.
• Память на магнитной пленке (англ. thin-film memory), наносимой на некоторую подложку, например стеклянную.
• Ферритовая память (англ. core storage) — на ферритовых сердечниках, через которые пропущены тонкие медные проводники.
• Память на цилиндрических магнитных доменах — использует генерацию и управляемое перемещение в неподвижном магнитном материале областей намагниченности (доменов). Имеет последовательный доступ, энергонезависима. Долгое время сохраняла лидерство в плотности хранения информации среди энергонезависимых устройств.
• Магнитооптическая память (англ. magnetooptics storage) — вид памяти, использующий магнитный материал, запись данных на который возможна только при нагреве до температуры Кюри (порядка 1450 °C), осуществляемом в точке записи лучом лазера (объём записи на стандартные 3,5 и 5,25 дюймовые гибкие диски составляет при этом соответственно до 600 Мб и 1,3 Гб, существовали и MO диски меньшего объёма). В 2002 году компания Fujitsu выпустила магнитооптические накопители DynaMO 2300U2 и дискеты к ним (стандартный размер дискет — 3,5 дюйма) ёмкостью 2,3 Гбайт.
• Сегнетоэлектрическая память англ. Ferroelectric RAM) — статическая оперативная память с произвольным доступом, ячейки которой сохраняют информацию, используя сегнетоэлектрический эффект («ferroelectric» переводится «сегнетоэлектрик, сегнетоэлектрический», а не «ферромагнетик», как можно подумать). Ячейка памяти представляет собой две токопроводящие обкладки, и плёнку из сегнетоэлектрического материала. В центре сегнетоэлектрического кристалла имеется подвижный атом. Приложение электрического поля заставляет его перемещаться. В случае, если поле «пытается» переместить атом в положение, например, соответствующее логическому нулю, а он в нём уже находится, через сегнетоэлектрический конденсатор проходит меньший заряд, чем в случае переключения ячейки. На измерении проходящего через ячейку заряда и основано считывание. При этом процессе ячейки перезаписываются, и информация теряется(требуется регенерация). Исследованиями в этом направлении занимаются фирмы Hitachi совместно с Ramtron, Matsushita с фирмой Symetrix. По сравнению с флеш-памятью, ячейки FRAM практически не деградируют — гарантируется до 10¹⁰ циклов перезаписи.

Молекулярная память (англ. molecular storage) — вид памяти, использующей технологию атомной тунельной микроскопии, в соответствии с которой запись и считывание данных производится на молекулярном уровне. Носителями информации являются специальные виды плёнок. Головки, считывающие данные, сканируют поверхность плёнки. Их чувствительность позволяет определять наличие или отсутствие в молекулах отдельных атомов, на чём и основан принцип записи-считывания данных. В середине 1999 года эта технология была продемонстрирована компанией Nanochip. В основе архитектуры устройств записи-считывания лежит технология MARE (Molecular Array Read-Write Engine). Достигнуты следующие показатели по плотности упаковки: ~40 Гбит/см² в устройствах чтения/записи и 128 Гбит/см² в устройствах с однократной записью, что считается в 6 раз выше, чем у экспериментальных образцов, которые основаны на классической технологии магнитной записи, и более чем в 25 раз превосходит лучшие её образцы, находящиеся в серийном производстве. Однако текущие (2008 год) достижения в скорости записи и считывания информации таким способом не позволяют говорить о массовом применении этой технологии.

Полупроводниковая память (англ. semiconductor storage) — вид памяти, использующий в качестве средств записи и хранения данных микроэлектронные интегральные схемы (БИС и СБИС). Преимущественное применение этот вид памяти получил в ПЗУ и ОЗУ ЭВМ, поскольку он характеризуется высоким быстродействием. Сравнительно недавно объём памяти, реализуемой на одной твердотельной (полупроводниковой) плате, ограничивался единицами Мбайт. Однако в настоящее время (2008 год) технологические достижения позволяют говорить о массовом использовании памяти в единицы и десятки гигабайт, а также о применении полупроводниковой памяти в качестве внешних носителей.

• Исторически первыми были устройства, в которых состояние сохранялось в триггере — комбинации из двух и более транзисторов или, ранее, электронных ламп.
• В дальнейшем большей плотности хранения при большем быстродействии достигли устройства емкостной памяти.

Фазоинверсная память (англ. Phase Change Rewritable storage, PCR) — разновидность лазерной (дисковой) памяти, использующей свойства некоторых полимерных материалов в точке лазерного нагрева в зависимости от температуры изменять фазовое состояние вещества (в частности кристаллизоваться или плавиться с возвращением в исходное состояние), а вместе с ним — и характеристики отражения. Указанная технология позволяет создавать оптические диски (650 Мб) для многократной перезаписи данных. Разработкой данной технологии занимается ряд компаний, включая Panasonic и Toshiba. Дальнейшее развитие этих принципов привело к развитию DVD, Blue-Ray технологий.

Электростатическая память (англ. electrostatic storage) — вид памяти, в котором носителями данных являются накопленные заряды статического электричества на поверхности диэлектрика.

По назначению, организации памяти и-или доступа

Автономное ЗУ (англ. off-line storage) — вид памяти, не допускающий прямого доступа к ней со стороны центрального процессора: обращение к ней, а также управление ею производится вводом в систему специальных команд и через посредство оперативной памяти.

Адресуемая память (англ. addressed memory) — вид памяти, к которой может непосредственно обращаться центральный процессор.

Ассоциативное ЗУ, АЗУ (англ. associative memory, content-addressable memory, CAM) — вид памяти, в котором адресация осуществляется на основе содержания данных, а не их местоположения, чем обеспечивается ускорение поиска необходимых записей. С указанной целью поиск в ассоциативной памяти производится на основе определения содержания в той или иной её области (ячейке памяти) слова, словосочетания, символа и т. п., являющихся поисковым признаком.

Существуют различные методы реализации АЗУ, в том числе использующие методы поиска основанные на «точном совпадении», «близком совпадении», «маскировании» слова-признака и т. д., а также различные процедуры реализации поиска, например, кэширования с целью производства «наилучшей оценки» истинного адреса, за которой следует проверка содержимого ячейки с вычисленным адресом. Некоторые ассоциативные ЗУ строятся по принципу последовательного, другие — параллельного сравнения признаков поиска (так называемые ортогональные ЗУ). Параллельные ассоциативные ЗУ нашли применение в организации кэш-памяти и виртуальной памяти. Ассоциативные ЗУ, потенциально, являются базой для построения высокоэффективных Лисп-процессоров и систем.

Буферное ЗУ (англ. buffer storage) — вид ЗУ, предназначенный для временного хранения данных при обмене ими между различными устройствами ЭВМ

Виртуальная память (англ. virtual memory):

• Способ организации памяти, в соответствии с которым часть внешней памяти ЭВМ используется для расширения её «внутренней» (основной, оперативной) памяти. Например, содержимое некоторой области, не используемой в данный момент времени «внутренней» памяти, хранится на жёстком диске и возвращается в оперативную память по мере необходимости.
• Область (пространство) памяти, предоставляемая отдельному пользователю или группе пользователей и состоящая из основной и внешней памяти ЭВМ, между которыми организован так называемый постраничный обмен данными. С указанной целью всё адресное пространство делится на страницы памяти. Поиск адресов страниц производится в ассоциативной памяти.

Временная память (англ. temporary storage) — специальное запоминающее устройство или часть оперативной памяти или внешней памяти, резервируемые для хранения промежуточных результатов обработки.

Вспомогательная память (англ. auxiliary storage) — часть памяти ЭВМ, охватывающая внешнюю и наращенную оперативную память.

Вторичная память (англ. secondary storage) — вид памяти, который в отличие от основной памяти имеет большее время доступа, основывается на блочном обмене, характеризуется большим объёмом и служит для разгрузки основной памяти.

Гибкая память (англ. elastic storage) — вид памяти, позволяющей хранить переменное число данных, пересылать (выдавать) их в той же последовательности, в которой принимает, и варьировать скорость вывода.

Дополнительная память (англ. add-in memory) — вид устройства памяти, предназначенного для увеличения объёма основной оперативной или внешней памяти на жёстком магнитном диске (ЖМД), входящих в основной комплект поставки ЭВМ.

Иерархическая память (англ. hierarchical storage) — вид памяти, имеющей иерархическую структуру, на верхнем уровне которой используется сверхоперативное запоминающее устройство, а на нижнем уровне — архивное ЗУ сверхбольшой ёмкости.

Кеш-память (англ. cache memory) — часть архитектуры устройства или программного обеспечения, осуществляющая хранение часто используемых данных для предоставления их в более быстрый доступ, нежели кешируемая память.

Коллективная память, память коллективного доступа (англ. shared memory):

• Память, доступная множеству пользователей, которые могут обращаться к ней одновременно или последовательно.
• Память, связанная одновременно с несколькими процессорами для обеспечения их взаимодействия при совместно решаемых ими задачах и использовании общих для них программных средств.

Корректирующая память (англ. patch memory) — часть памяти ЭВМ, предназначенная для хранения адресов неисправных ячеек основной памяти. Также используются термины «relocation table» и «remap table».

Локальная память (англ. local memory) — «внутренняя» память отдельного устройства ЭВМ (процессора, канала и т. п.), предназначенная для хранения управляющих этим устройством команд, а также сведений о состоянии устройства.

Магазинная (стековая) память (англ. pushdown storage) — вид памяти, являющийся аппаратной реализацией магазинного списка — стека, запись и считывание в котором осуществляются через одну и ту же ячейку — вершину стека. Это память абстрактного типа.

Матричная память (англ. matrix storage) — вид памяти, элементы (ячейки) которой имеют такое расположение, что доступ к ним осуществляется по двум или более координатам.

Многоблочная память (англ. multibunk memory) — вид оперативной памяти, организованной из нескольких независимых блоков, допускающих одновременное обращение к ним, что повышает её пропускную способность. Часто употребляется термин «интерлив» (калька с англ. interleave — перемежать) и может встречаться в документации некоторых фирм «многоканальная память» (англ. Multichanel).

Многовходовая память (англ. multiport storage memory) — устройство памяти, допускающее независимое обращение с нескольких направлений (входов), причём обслуживание запросов производится в порядке их приоритета.

Многоуровневая память (англ. multilevel memory) — организация памяти, состоящая из нескольких уровней запоминающих устройств с различными характеристиками и рассматриваемая со стороны пользователей как единое целое. Для многоуровневой памяти характерна страничная организация, обеспечивающая «прозрачность» обмена данными между ЗУ разных уровней.

Непосредственно управляемая (оперативно доступная) память (англ. on-line storage) — память, непосредственно доступная в данный момент времени центральному процессору.

Объектно-ориентированная память (англ. object storage) — память, система управления которой ориентирована на хранение объектов. При этом каждый объект характеризуется типом и размером записи.

Оверлейная память (англ. overlayable storage) — вид памяти с перекрытием вызываемых в разное время программных модулей.

Память параллельного действия (англ. parallel storage) — вид памяти, в которой все области поиска могут быть доступны одновременно.

Перезагружаемая управляющая память (англ. reloadable control storage) — вид памяти, предназначенный для хранения микропрограмм управления и допускающий многократную смену содержимого — автоматически или под управлением оператора ЭВМ.

Перемещаемая память (англ. data-carrier storage) — вид архивной памяти, в которой данные хранятся на перемещаемом носителе. Непосредственный доступ к ним от ЭВМ отсутствует.

Память последовательного действия (англ. sequential storage) — вид памяти, в которой данные записываются и выбираются последовательно — разряд за разрядом.

Память процессора, процессорная память (англ. processor storage) — память, являющаяся частью процессора и предназначенная для хранения данных, непосредственно участвующих в выполнении операций, реализуемых арифметико-логическим устройством и устройством управления.

Память со встроенной логикой, функциональная память (англ. logic-in-memory) — вид памяти, содержащий встроенные средства логической обработки (преобразования) данных, например их масштабирования, преобразования кодов, наложения полей и др.

Рабочая (промежуточная) память (англ. working (intermediate) storage):

• Часть памяти ЭВМ, предназначенная для размещения временных наборов данных.
• Память для временного хранения данных.

Реальная память (англ. real storage) — вся физическая память ЭВМ, включая основную и внешнюю память, доступная для центрального процессора и предназначенная для размещения программ и данных.

Регистровая память (англ. register storage) — вид памяти, состоящей из регистров общего назначения и регистров с плавающей запятой. Как правило, содержится целиком внутри процессора.

Свободная (доступная) память (англ. free space) — область или пространство памяти ЗУ, которая в данный момент может быть выделена для загрузки программы или записи данных.

Семантическая память (англ. semantic storage) — вид памяти, в которой данные размещаются и списываются в соответствии с некоторой структурой понятийных признаков.

Совместно используемая (разделяемая) память (англ. shareable storage) — вид памяти, допускающий одновременное использование его несколькими процессорами.

Память с защитой, защищённое ЗУ (англ. protected storage) — вид памяти, имеющий встроенные средства защиты от несанкционированного доступа к любой из его ячеек.

Память с последовательным доступом (англ. sequential access storage) — вид памяти, в которой последовательность обращённых к ним входных сообщений и выборок данных соответствует последовательности, в которой организованы их записи. Основной метод поиска данных в этом виде памяти — последовательный перебор записей.

Память с прямым доступом, ЗУ с произвольной выборкой (ЗУПВ) (англ. Random Access Memory, RAM) — вид памяти, в котором последовательность обращённых к ним входных сообщений и выборок данных не зависит от последовательности, в которой организованы их записи или их местоположения.

Память с пословной организацией (англ. word-organized memory) — вид памяти, в которой адресация, запись и выборка данных производится не побайтно, а пословно.

Статическая память (англ. static storage) — вид памяти, в котором положение данных и их значение не изменяются в процессе хранения и считывания. Разновидностью этого вида памяти является статическое ЗУПВ [static RAM].

Страничная память (англ. page memory) — память, разбитая на одинаковые области — страницы. Обмен с такой памятью осуществляется страницами.

Управляющая память (англ. control storage) — память, содержащая управляющие программы или микропрограммы. Обычно реализуется в виде ПЗУ.

Различные типы памяти обладают разными преимуществами, из-за чего в большинстве современных компьютеров используются сразу несколько типов устройств хранения данных.

Первичная и вторичная память

Первичная память характеризуется наибольшей скоростью доступа. Центральный процессор имеет прямой доступ к устройствам первичной памяти; иногда они даже размещаются на одном и том же кристалле.

В традиционной интерпретации первичная память содержит активно используемые данные (например, программы, работающие в настоящее время, а также данные, обрабатываемые в настоящее время). Обычно бывает высокоскоростная, относительно небольшая, энергозависимая (не всегда). Иногда её называют основной памятью.

Вторичная память также называется периферийной. В ней обычно хранится информация, не используемая в настоящее время. Доступ к такой памяти происходит медленнее, однако объёмы такой памяти могут быть в сотни и тысячи раз больше. В большинстве случаев энергонезависима.

Однако это разделение не всегда выполняется. В качестве основной памяти может использоваться диск с произвольным доступом, являющийся вторичным запоминающим устройством (ЗУ). А вторичной памятью иногда называются отключаемые или извлекаемые ЗУ, например, ленточные накопители.

Во многих КПК оперативная память и пространство размещения программ и данных находится физически в одной памяти, в общем адресном пространстве.

Произвольный и последовательный доступ

ЗУ с произвольным доступом отличаются возможностью передать любые данные в любом порядке. Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ и винчестер — примеры такой памяти.

ЗУ с последовательным доступом, напротив, могут передавать данные только в определённой последовательности. Ленточная память и некоторые типы флеш-памяти имеют такой тип доступа.

Блочный и файловый доступ

На винчестере, используются 2 типа доступа. Блочный доступ предполагает, что вся память разделена на блоки одинаковых размеров с произвольным доступом. Файловый доступ использует абстракции — папки с файлами, в которых и хранятся данные. Другой способ адресации — ассоциативная использует алгоритм хеширования для определения адреса.

Типы запоминающих устройств

• Полупроводниковая:

  См. также

  Литература

  • Память // Словарь компьютерных терминов = Dictionary of Personal Computing / Айен Синклер; Пер. с англ. А. Помогайбо — М.: Вече, АСТ, 1996. — С. 177, ISBN 5-7141-0309-2.

  Ссылки

Виды памяти компьютера: Внешняя и внутренняя память

Виды памяти компьютера – это именно тот вопрос, изучение которого начинающие пользователи часто откладывают “на потом”. А зря. Это очень мешает правильному пониманию функционирования системы в целом, а значит вам сложнее будет найти общий язык с вашим “железным другом”. Я уверена, что изучение программной части вашего компьютера необходимо начинать с хотя бы поверхностного взгляда в металлические дебри. Поэтому сегодня мы пообщаемся о памяти вообще: какая она бывает, как классифицируется и чем она от самой себя отличается.

Начнем с самого понятного. У нас, у людей то есть, тоже есть своя память, и она тоже неодинаковая. Понятно, что она бывает зрительной, тактильной, слуховой и пр., но сейчас мы немного не об этом. С точки зрения механизмов функционирования, память бывает оперативной и долговременной. У компьютера где-то приблизительно также.

Человеческая оперативная память включается, в ситуациях, когда запоминать информацию нужно ненадолго, например, чтобы что-то сделать и сразу забыть. Такая информация хранится в наших головах от 5 часов до трех месяцев. В железе все очень похоже. Компьютерная оперативная память называется RAM (Random Access Memory) и существует для хранения информации, которая может понадобиться процессору и работающим в данный момент программам. Информация может сохраняться в такой памяти до перезагрузки компьютера или до завершения работы конкретной программы.

Постоянная память – это “запомнил на всю жизнь”. Конечно, все случайно можно забыть, но и у компьютера жесткий диск может сломаться. Постоянная память хранит информацию, которая может пригодиться в любой момент на протяжении длинных промежутков времени или всей жизни вообще. Компьютерный аналог такой памяти – жесткий диск. Он всегда намного большего, чем оперативная память объема, и всегда медленнее последней. Зато на нем можно сохранять огромнейшие объемы информации, практически не занимая полезное пространство в квартире. Как-то даже странно сравнивать, например, книжный шкаф с обычной флешкой.

Кроме распределения на постоянную и оперативную, память компьютера еще можно разделить на внутреннюю и внешнюю. Здесь все просто: все, что находится внутри системного блока – внутренняя память, все остальное, что мы покупаем отдельно, носим с собой и подключаем к разным системам (флешки, CD/ DVD диски, карты памяти и пр) – внешняя память. Об этом пойдет речь немного позже, а сегодня нас интересует, какая бывает внутренняя память компьютера, и все, что с ней может быть связано.

ROM – Read Only Memory

Ее содержимое называют BIOS. Но BIOS — это ближе к софту, сейчас мы немного не о том. Это самая постоянная память вашего компьютера. Она мало заметна внешне, но крайне важна для вашей системы. Именно она тестирует готовность всего вашего оборудования от мышки до процессора перед загрузкой ОС, запускает вашу систему, и затем передает управление Windows. Там же есть программа управления работой самого процессора и также ряд инструкций, к которым может получать непосредственный доступ его величество ЦП, минуя остальные бюрократические инстанции. Содержимое этой памяти, естественно, сохраняется при выключении питания компьютера и его нельзя стереть или удалить обычным образом. Для этого понадобится перепрошивка, специальное программное обеспечение и немного смелости, если вы решитесь делать это впервые. Точнее, возможность редактирования данных в ПЗУ зависит от его типа.

1. ROM – это ПЗУ с масочным программированием. Данные в таких микросхемах зашиваются намертво во время изготовления микросхемы и их никак не получится изменить. Вышедшую из строя микросхему остается только выбросить. Это не самый лучший вариант – решили пользователи и перестали покупать такие микросхемы.
2. PROM или ППЗУ (Программируемое ПЗУ) – аналогично предыдущему за исключением методики производства. В этом варианте данные записываются программным способом тоже один раз. Сути это не изменило, поэтому такие микросхемы тоже ушли в небытие.
3. EPROM или СПЗУ (Стираемое ПЗУ) – уже лучше. Здесь уже можно стереть или записать данные, но пока только при помощи УФ-излучения. В таком варианте оченно напрягала необходимость наличия специфического оборудования. Эти микросхемы тоже уже не производятся.
4. EEPROM или ЭСППЗУ (Электрически стираемое ППЗУ или флэш-микросхема) – данные стираем и записываем без дополнительных устройств и даже без извлечения из компьютера сколько угодно раз.

В порядке дополнительных сведений, может быть интересным то, что в технической литературе можно встретить термин “встроенное ПО” (Программное Обеспечение). Это не совсем так, поскольку встроенное ПО, это не сама микросхема, а скорее, программное обеспечение, которое в ней хранится.

СMOS – полупостоянная память

Она питается от небольшой батарейки и имеет очень низкое энергопотребление. Там хранятся некоторые системные настройки, например, дата и время, которые, как вы заметили, не сбиваются даже после выключения компьютера из сети.

Кэш-память

Это память самого высокого уровня, в какой-то степени его можно считать разновидностью оперативной памяти. Он является дополнительным звеном или неким буфером между более медленными устройствами для считывания данных (например, оперативка или жесткий диск) и процессором, но при этом никак не увеличивает адресное пространство. Он намного быстрее и дороже оперативной памяти и предназначен для хранения самой частоиспользуемой и нужной для процессора информации. Такая информация выбирается программным методом с помощью особого алгоритма и помещается в кэш, откуда ЦП будет ее брать в ближайшие такты своей работы. В первую очередь процессор обращается к кэшу, а уже потом, если нужная информация там отсутствует, наступает очередь оперативной памяти. Информация в кэше может храниться разного рода, например, там можно найти блоки обычных данных из основной памяти или какую-нибудь служебную информацию вроде, таблички текущего соответствия данных и адресов, по которым их можно найти в основной памяти. Кэш бывает трех уровней.

1. L1 обычно живет в том же кристалле, что и ЦП. Он предназначен для хранения команд и данных обрабатываемых процессором в данный момент. Отличается тем, что доступ к ячейкам памяти осуществляется на тактовой частоте самого процессора, то есть почти без задержек. Производители изобретают для кэша разные чудеса — например, ассоциативнуя память, которая позволяет выбирать данные не по их адресам, а по содержимому. Почти индексируемый поиск в нашей ОС. Конечно, это существенно ускоряет работу системы.
2. L2 или внешний кэш раньше монтировался в материнку возле ЦП. Теперь встраивается в процессор вместе с кэшем первого уровня.  Объем его памяти значительно больше.
3. L3 изредка можно найти на высокопроизводительных рабочих станциях, серверах и прочем мудреном оборудовании.

Характеристики кэша (если он есть) тоже обычно указаны рядом с процессором. Объемы кэша очень маленькие и в самом медленном варианте обычно достигают нескольких Мегабайт в лучшем случае. Если немножко подробнее, то процессор иногда вынужден делать пустые такты, чтобы дождаться поступления данных из гораздо более медленной оперативки. Именно в такой ситуации срабатывает кэш. Как-то так.

Регистры

У процессора тоже есть немножко супер-мега-гипер-производительной памяти. Иначе, ему было бы трудно помнить, что он делает в данный момент. Склероз, знаете ли, штука не из приятных. Если серьезно, то чаще всего в регистрах хранятся данные для арифметико-логического устройства ALU. Управляются они непосредственно компилятором, отправляющим на процессор информацию для последующей обработки. Всем, кто не программист, это помнить вовсе не обязательно.

RAM – Оперативное запоминающее устройство

Та самая оперативка. Она сразу после включения компьютера собирает множество системных файлов с жесткого диска для процессора и программ, которые по мнению системы будут выполняться в данный момент. Чем больше программ у вас в автозагрузке, тем больше процессов запускается вместе с системой, тем больше памяти им нужно, и тем медленнее включается ваш компьютер. Еще в ОЗУ хранятся данные, которые еще не были сохранены в постоянную память (на жесткий диск). Именно поэтому в момент аварийного выключения компьютера пропадает вся несохраненная информация. Чем больше объем оперативной памяти, тем больше полезной для процессора информации в ней может храниться, и тем шустрее работает вся ваша система в целом. Информация в ОЗУ постоянно изменяется по мере необходимости – новая запоминается, старая записывается на жесткий диск и выбрасывается при необходимости. Если происходит переполнение ОЗУ, компьютер начинает довольно тормозить. Частично помогает увеличение размеров файла подкачки, но, как правило, для Windows-систем это не панацея, тем более, что этот файл по умолчанию имеет динамический, то есть расширяемый при необходимости размер. Это значит, что изменение его размера «ручками» абсолютно бессмысленно. В этот файл, автоматически создаваемый системой на жестком диске или так называемую виртуальную память происходит автоматический сброс из оперативной памяти самых редко используемых в данный момент данных, чтобы немного разгрузить ее. Процессору же намного легче работать с оперативной памятью, чем с жестким диском. А для постоянного хранения информации оперативная память не подходит в силу своей дороговизны (сравните стоимость модуля оперативной памяти на 1 Гб с ценой жесткого диска емкостью, к примеру, несколько сотен ГБ), но главное – это ее энергозависимость. Информация в оперативной памяти хранится при непосредственном участии электричества и стирается в течении доли секунды после прекращения подачи питания в систему. Если за эти доли секунды успеть снять дамп (скриншот ее содержимого), то можно довольно легко сломать даже самый сложный алгоритм шифрования. Это слабое место как платных, так и бесплатных программ-шифраторов информации. Ее важная характеристика – объем и скорость доступа. Понятно, что чем больше и то, и другое — тем лучше. И один важный момент касательно объема: 32-битная система не увидит установленное в ней ОЗУ больше 3 с копейками Гб (если точнее). В 64-битных системах – и небо не предел.

Жесткий диск

Это постоянная энергонезависимая память вашей системы. Именно на жестком диске хранится вся операционная система вместе с пользовательскими данными. Редко, но бывает, что жесткий диск выходит из строя. В таком случае, восстановить систему и всю ту информацию, которая на нем хранилась, удастся только вашими молитвами. Точнее, восстановление вполне может получиться как частично, так и полностью, но сама его возможность зависит от того, что именно и как сломалось в винчестере. Новичкам, скорее всего, понадобится помощь более опытных пользователей. Здесь станет очень уместным напоминание о регулярном резервном копировании важной для вас информации.

Понятно, что жесткие диски характеризуются своим объемом, но еще одна немаловажная характеристика – это скорость вращения. Жесткий диск – это круглый магнит, который в прямом смысле этого слова приклеивает к себе информацию. Эту информацию считывают специальные неподвижные головки, которым жесткий диск вращаясь с определенной скоростью подставляет свои ячейки с хранящимися там необходимыми для чтения битами и байтами данных. Конечно, чем быстрее крутится жесткий диск, тем быстрее читается информация, тем быстрее копируются и вставляются файлы и пр. полезности. Одним словом, это полезный бонус для быстродействия вашего компьютера и комфорта работы. Если вы разберете старый хард, то все это хозяйство увидите собственными глазами. Если разберете новый, то тоже увидите, но восстановить сам диск или информацию, которая там хранилась не помогут даже молитвы.

Видеопамять

Это оперативная память, которая используется для мультимедийных нужд, а точнее – хранит изображение, выведенное в данный момент на экране вашего монитора.

Адресация памяти

В принципе – где-то в недалеком времени это станет темой для отдельной статьи, но раз уже зашел разговор о памяти… Вся память, какая бы она не была, состоит из устройства, на котором хранятся биты и байты информации и чего-нибудь, что умеет это читать. Это реализуется разными способами – информация или примагничивается (жесткий диск) к поверхности или хранится в динамической ОЗУ с помощью электричества (нет заряда – нолик, есть – единичка). Можно взять тонкую  пластинку из пластика и прожечь в ней лазером определенный узор (DVD-диск). 100 лет назад были перфокарты с отверстиями в определенных местах… В данном случае способ хранения не важен, а суть в том, что любой носитель делится на множество мельчайших ячеек, в каждой из которых может храниться один бит информации (нолик или единичка). Это мельчайшая единица измерения информации, из которой в конечном итоге состоит и фильм, который вы смотрите, и музыка которую вы слушаете и все остальное, что есть в вашем компьютере. Те, в свою очередь, группируются в байты (по 8 штук). По этой причине производители “шутят” и продают вам жесткие диски емкостью на несколько десятков Гб меньше заявленной. Вот вам и 1 Гб, в котором содержится 1024 байта, а не 1000, как думают производители. А теперь немножко математики. Каждая ячейка имеет собственный номер или адрес, по которому к ней может обратиться процессор или программа, которой понадобилось то, что лежит в данной ячейке. Как раз 32-битная адресация в системах соответствующей архитектуры и делает невозможным наличие оперативной памяти больше 4 Гб (немножко памяти резервируется для жизненно необходимых потребностей). Кроме этого, есть еще разрядность процессора, которая определяет количество данных, которые могут обрабатываться одновременно. 32-битный процессор может одновременно работать с 4 байтами информации (1 байт = 8 бит), а 64-разрядный, соответственно осилит сразу 8 байт. Таким образом, 32-битный процессор с тактовой частотой 800 МГц произведет 800 млн операций в секунду (подсчет о-очень приблизительный), а память должна за ним успевать, чтобы не тратилось полезное время. Пожалуй на этом можно было бы остановиться, но все-таки напоследок я напомню еще одну классификацию. Память можно разделять на виды еще и с точки зрения реакции на возможные ошибки. Память без контроля четности совсем не будет их проверять. Память с контролем четности на каждых 8 бит данных содержит 1 бит четности, предназначенный как раз для подобных проверок. ECC – сама может найти несколько ошибочных битов, а заодно и исправить одноразрядные ошибки.

Поддержите проект

Друзья, сайт Netcloud каждый день развивается благодаря вашей поддержке. Мы планируем запустить новые рубрики статей, а также некоторые полезные сервисы. 

У вас есть возможность поддержать проект и внести любую сумму, которую посчитаете нужной.

Виды памяти пк. их назначение и характеристики.

7. Память – среда или функциональная часть ЭВМ, предназначенная для приема, хранения и избирательной выдачи данных. Различают оперативную, регистровую, кэш- и внешнюю память.

Функции и основные характеристики внутренней памяти ПК

Внутренняя память — это память, к которой процессор может обратиться непосредственно в процессе работы и немедленно использовать ее.

К внутренней памяти относятся:

1. Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой — это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

2. Кэш (англ. cache) или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Кэш-памятью управляет специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как попадания, так и промахи. В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.

Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM (SDRAM). Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером 8, 16 или 32 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью 256, 512 Кбайт и выше.

Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом зашивается в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Виды внешней памяти ПК, их особенности и основные характеристики.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. Этот вид памяти обладает большим объемом и маленьким быстродействием. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

В состав внешней памяти компьютера входят:

1. Жесткий диск (накопители на жестких магнитных дисках, НЖМД) — тип постоянной памяти. В отличие от оперативной памяти, данные, хранящиеся на жестком диске, не теряются при выключении компьютера, что делает жесткий диск идеальным для длительного хранения программ и файлов данных, а также самых важных программ операционной системы. Эта его способность (сохранение информации в целостности и сохранности после выключения) позволяет доставать жесткий диск из одного компьютера и вставлять в другой.

Винчестер, или жесткий диск, — самая важная составляющая компьютера. На нем хранится операционная система, программы и данные. Без операционной системы Windows нельзя запустить компьютер, а без программ — ничего сделать, когда он уже загрузился. Без банка данных придется информацию каждый раз вводить вручную.

2.Дисководы (накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), англ. FDD) бывают двух основных типов — для больших дискет (размером 5,25 дюйма, иногда пишут — 5,25), и для маленьких (3,5 дюйма, 3,5). Пятидюймовая дискета может вмещать в зависимости от ее типа от 360 информации (360 тысяч символов) до 1,2 Мбайт. Трехдюймовки хоть и меньше, но вмещают информации больше (720 КБ — 1,44 МБ). К тому же трехдюймовки заключены в пластмассовый корпус, и потому их труднее сломать или помять. Стандартным дисководом для современных компьютеров является дисковод для маленьких (3,5 дюйма) дискет. Отсюда и его название в компьютерной системе — диск 3,5 А.

3. Лазерные дисководы (CD-ROM и DVD-ROM) используют оптический принцип чтения информации.

На лазерных CD-ROM (CD — Compact Disk, компакт диск) и DVD-ROM (DVD — Digital Video Disk, цифровой видеодиск) дисках хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий: ROM (Real Only Memory — только чтение). Производятся такие диски путем штамповки и имеют серебристый цвет.

Существуют CD-R и DVD-R-диски (R — recordable, записываемый), которые имеют золотистый цвет. Информация на такие диски может быть записана, но только один раз. На дисках CD-RW и DVD-RW (RW — ReWritable, перезаписываемый), которые имеют платиновый оттенок, информация может быть записана многократно.

4. Накопители на магнитной ленте (стримеры) и накопители на сменных дисках

Стример (англ. tape streamer) — устройство для резервного копирования больших объёмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой ёмкостью 1 — 2 Гбайта и больше.

Стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объём сохраняемой информации.

Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации. На данный момент стримеры являются устаревшими и поэтому используются они на практике очень редко.

Статьи к прочтению:

Информатика. Виды памяти. Назначение, принцип работы. Ермекова

Похожие статьи:

Виды памяти пк. Назначение и основные характеристики

По расположению устройства памяти ПК разделяются на внутреннюю и внешнюю память.

Внутренняя память ПК конструктивно расположена на устройствах, впаянных, либо вставленных в слоты на материнской плате. Внешняя память ПК конструктивно расположена на некоторых устройствах, подключаемых к материнской плате через контроллеры и шлейфы, например, на дисках в дисководах.

Внутренняя память пк

Статическая память с произвольным доступом— микросхема памяти типа триггер, содержимое которой сохраняется без выполнения периодической регенерации центральным процессором.

Динамическая память с произвольным доступом — микросхема памяти, использующая накопители, которые хранят электрические заряды.

Постоянное запоминающее устройство ( ПЗУ) — первичная память компьютера, содержимое которой не теряется при выключении питания компьютера. Микросхемы ПЗУ используются для реализации микропрограммного обеспечения, например, системы BIOS в персональном компьютере.

CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) — специальная микросхема, которая поддерживает часы реального времени, расположенные на материнской плате и сохраняет базовые параметры системной конфигурации.

Флеш память( Flash memory)- используется для хранения данных и прикладных программ. Количество перезаписей ограничено — до 100 000 раз.

Внешняя память пк

Накопители на магнитных и оптических дисках — содержат информацию для обработки и программы для хранения и использования.

Информация, хранимая на магнитном диске, может многократно стираться и записываться. Современный жесткий диск имеет объем от 120 Гбайт до 1000 Гбайт. Время доступа к диску 15 мс и менее.

Запись информации на оптический диск (оригинал) производится выжиганием ямок мощным лазерным лучом на специальных дисководах CD-R.

Диск CD-RW (CD-ReWritable) — это носитель, допускающий многократную перезапись информации.

HD DVD ( High-Definition/Density DVD — «DVDвысокой чёткости/ёмкости») — технология записи оптических дисков.

Blu-ray Disc, BD ( blue ray — синий луч) — формат оптического носителя. Емкость стандартного однослойного диска 25ГБ, Скорость передачи данных 432 Мбит/с.

Магнитооптические диски основаны на записи данных при помощи дополнительного магнитного поля (поля смещения) и луча лазера.

Устройства ввода информации в компьютер

• Клавиатура для набора символьной информации и ввода команд.

• Сканер для считывания данных с бумаги.

• Устройство управления позицией указателя. Например, мышь для указания на объект, выделения объекта, нажатия графических кнопок и т.п.

• системы распознавания символов и речевого ввода для записи речи и преобразования в текст и другие.

• цифровые фотоаппараты и видеокамеры.

Устройства вывода информации из компьютера

-монитор (совместно с видеоадаптером).

Монитор (дисплей) представляет устройство типа ЭЛТ или ЖК. В графическом режиме изображение формируется из точек или пикселов (pixel).

Видеоадаптер (видеоконтроллер)- устройство управления монитором.

Объем памяти=разряд цвета*точек по горизонтали* точек по вертикали, О=24*640*480 (бит) для отображения 2²⁴ = 16 800 000 цветов

Работа ЖКД основана на явлении поляризации светового потока. В электронно-лучевых трубках (ЭЛТ) пушка излучает электронный луч, который попадает на люминофорные элементы разного цвета (RGB).

Принтеры

Принтер представляет устройство для вывода графической и текстовой информацию на бумагу. Принтеры классифицируются по способу печати:

Механические	Струйные	Лазерные, светодиодные
Матричные (игольчатые) 9,18 иголок — LX 24,48 иголок — LQ	Термо-нагрев и пьезоэффект. от12 до 64 сопел Качество 300-600 dpi	прилипание частиц порошка к следу, оставленному лазерным лучом на барабане. Термо-фиксация частиц порошка на бумаге при прокатывании. Качество 600 dpi и выше.

Плоттеры

Для построения графических изображений применяются графопостроители и плоттеры (plotter). — специальные устройства в виде стола с направляющей линейкой по которой перемещается чертящее перо.

Вопросы по данной лекции:

• Какие устройства передачи данных используются в ПК?

• Какие устройства используются для хранения данных в ПК?

• Какие устройства используются для ввода и вывода данных в ПК?

• Перечислите внутренние и внешние устройства ПК.

Литература по теме:

1. Жукова, Е.Л. Информатика. — 2-е изд. — М.: Дашков и К, 2010. — 272 с.

2. Информатика. Общий курс / Под ред. В.И. Колесникова. — 2-е изд. — М.: Дашков и К; Наука-Пресс, 2008. — 400 с.

Тема 3. Программные средства реализации информационных процессов

Лекция 7. Виды программного обеспечения: системное, прикладное, системы программирования. Операционная система Windows. Сервисное программное обеспечение. Утилиты для проведения диагностики компьютера.

План лекции:

Операционная система, функции, интерфейс. Первичные функции операционной системы. Эффективное управление аппаратными средствами, поддержка приложений, создание интерфейса пользователя. Виды операционных систем: однопользовательские, многопользовательские. Примеры ОС.

Операционная система Windows. Общая характеристика семейства ОС Windows. Многозадачность, многопоточность. Графический, оконный интерфейс пользователя. Авто конфигурирование Plug and Play.

Файловые системы Fat32, NTFS. Файлы и каталоги на дисках. Имя файла, расширение, путь. Работа с файлами, папками. Drag and drop. Работа с дисками и архивами. Панель управления. Сетевые возможности Windows ХР. Стандартные прикладные аксессуары ОС. WordPad, Paint, Калькулятор.

Сервисное программное обеспечение. Утилиты для проведения диагностики компьютера. Выполнение вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов программ).

Краткий конспект лекции

СИСТЕМНЫЕ	ПРИКЛАДНЫЕ	СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Операционные системы,BIOS	Текстовые редакторы	Паскаль (Delphi)
Утилиты	Графические редакторы	Бейсик (Visual Basic) .net
Сервисные оболочки	Электронные таблицы	Си (Си ++) Visual С++
Драйверы	СУБД	Ява (Java)
Архиваторы	Бухгалтерские программы	Фортран (Visual Fortran)
Антивирусы	Программы управления предприятием	Ассемблер (Assembler)

Операционные системы (ОС) обеспечивают работу ПК, выполнение прикладных программ.

Утилиты — программы (имеющие меню), обслуживающие диски и файлы, проверяющие, тестирующие и настраивающие файловую структуру. Например Norton Utilities.

Сервисные оболочки — программы, обеспечивающие интерфейс пользователя при работе с ОС.

Драйверы — программы, управляющие периферийными устройствами.

Архиваторы — программы сжатия/восстановления (упаковки/распаковки) файлов.

Антивирусы — программы поиска и удаления программ вирусов.

Прикладные программы (приложения) служат для выполнения конкретных задач пользователя.

Системы программирования служат для разработки новых системных и прикладных программ.

Назначение операционной системы

ОС — программа, загружающаяся при включении ПК и выполняющая функции управления элементами ПК, ресурсами ПК, запуском других программ.

MS-DOS — MicroSoft Disk Operation System -однозадачная ОС.

Windows’хх — многозадачная, многооконная ОС с графическим интерфейсом.

OS/2 — многозадачная, многооконная ОС. (не нашла широкого применения).

Unix, Linux — многопользовательские ОС.

Windows NT -server, Windows 2003 –server (Microsoft), NetWare (Novell) — сетевые ОС.

Определение файла и каталога. Правила записи имени файла в MS—DOS.

Файл — совокупность данных на диске или в ОЗУ ПК, имеющая имя. Таким образом вся информация и программы хранятся в виде файлов. Для удобства работы с большим количеством файлов их располагают в каталогах. Каталог имеет имя и содержит информацию об именах содержащихся в нем файлах и подкаталогах, расположение файлов на диске, дате их создания и размерах. Каталоги имеют иерархическую (древовидную) структуру. Самый верхний каталог называется корневым. Каталоги более низкого уровня называются подкаталогами.

Для указания расположения файла (пути к файлу) используется следующая система обозначений:

Имя диска\Имя подкаталога\Имя подкаталога\…..\имя файла

Имя диска обозначается буквой латинского алфавита и оканчивается двоеточием.

Корневой каталог обозначается символом \.

Имена подкаталогов оканчиваются символом \.

Правила записи имени файла и каталога одинаковы.

В MS-DOS имя файла состоит из собственного имени и расширения и пишется по формату 8.3, т.е до восьми символов в собственном имени и до трех в расширении.

В MS-DOS в имени файла допускается использовать буквы латинского алфавита (A-Z) независимо от регистра (строчные или прписные), арабские цифры (0-9) и 15 символов:

~

!

@

#

$

%

^

&

(

)

_

`

{

}

—

Нельзя использовать зарезервированные для ПУ имена:

AUX- асинхронный интерфейс,CON-консоль(клавиатура, дисплей), CLOCKS-драйвер часов, NUL-вывод в никуда.COM1, COM2, COM3, COM4-последовательный выход,LPT1, LPT2, LPT3, LPT4 — параллельный вход

В Windows`хх используются длинные имена файлов (до 255 символов), включая буквы русского алфавита (для русифицированной версии), пробел, точка, запятая, символы: = + ; [ ].

В Windows`хх каталоги называются папками.

Расширение файла характеризует тип файла и пишется после собственного имени через точку.

Общепринятые расширения имен файлов:

com, exe — программные, исполняемые файлы,

bat — командные (пакетные) файлы,

bak — резервные копии файлов,

txt, doc, docx, docm, dot, htm — текстовые файлы,

bmp, gif, jpg, png, pcx, pic, ico — графические файлы,

arj, rar, zip, — архивные (сжатые) файлы

c, bas, pas, for, asm — текстовые файлы программ на алгоритмических языках.

Для создания группы файлов используются следующие символы:

* (звездочка) — обозначает любое количество любых символов (в допустимых пределах),

? (вопрос) — обозначает один любой символ (в допустимых пределах).

В Windows`хх файлы в папке выделяются при щелчке левой кнопки мыши при нажатой клавише CTRL, для выделения подряд всех файлов первый и последний отмечаются щелчком мыши при нажатой клавише SHIFT. Выделение файлов производится также при захвате их в рамку, образованную при протаскивании указателя мыши.

В Windows`хх при написании маски используется правило вхождения символов в имя файла, например маске N соответствуют все файлы, которые в любой позиции имени содержат букву N. При этом расширение можно не указывать.

Технические характеристики памяти компьютера

Понятие «компьютерная память» очень размыто. К ней можно отнести устройства хранения информации или ЗУ. Поэтому характеристика памяти зависит от того, о чем идет речь.

Компьютерная память — это элемент вычислительной машины, физическое устройство, или среда для архивации информации. Используется для вычислений, проходящих в конкретный период.

Кратко о памяти системы

О характеристиках памяти начали говорить еще в 1940 годах. Тогда этот элемент ПК стал важен так же как и центральный процессор. С тех пор память представлена иерархической структурой, может использовать сразу несколько устройство для записи данных, каждое из которых имеет свои характеристики и функции.

В персональном компьютере есть несколько видов памяти. Чаще всего вспоминают о динамическом запоминающем устройстве — ОЗУ. Хотя сюда стоит отнести и винчестер, диски, флешки и ранее использованные дискеты.

Задачи хранилища

Чтобы определить характеристики памяти, нужно понимать ее задачу. Это часть ПК сохраняет в своих ячейках состояние системы и информацию. «Электронные соты» могут запоминать физическое воздействие. Чтобы получить доступ к подобной информации, нужно использовать особый механизм.

Сам же процесс доступа — поэтапный. Процессы зависят от времени и делятся на операцию записи и чтения. Управляют этими действиями контроллеры памяти. Есть также операция стирания, которая заполняет ячейки одинаковыми значениями.

Функции систем хранения

Конечно же, главная функция памяти — это долговременное хранение данных. Вместе с ЦПУ она входит в архитектуру фон Неймана, на которой и строится вся система современных компьютеров.

Первые модели использовали память в качестве архива для обрабатываемой информации. Их разрабатывали по специальной программе, которая требовала жесткого выполнения последовательных процессов. С возникновением архитектуры фон Неймана все изменилось.

Все сохраняемые данные стали преобразованы в биты. Поэтому зависимость от физического принципа, системы исчисления и других факторов отпала. Теперь любые данные: текст, изображение, видео и т. д. — можно представить последовательностью битовых строк. Таким образом стало возможным «сжимать» текстовые файлы, помещая их в 1 МБ.

Поскольку инженеры еще не разработали универсальное устройство, которое могло бы выполнять сразу много задач, приходится в современные ПК устанавливать сразу несколько систем хранения.

Типы компьютерной памяти

Чтобы перейти к техническим характеристикам памяти, нужно рассмотреть ее виды.

Сразу стоит отметить, что есть два вида классификаций: одна описывает функциональность памяти, вторая ее техническую реализацию.

Поскольку речь идет о характеристиках записывающих систем, то мы будем рассматривать именно классификацию запоминающих устройств.

Основные группы:

• форма записанной информации;
• возможность записи;
• возможность перезаписи;
• назначение;
• энергозависимость;
• тип доступа.

Это основные группы, которые описывают память ПК с точки зрения технической реализации.

Записанная информация

Все записывающие системы можно поделить на аналоговые и цифровые. В первом случае сигнал представлен параметрами, которые описываются функцией времени и имеют непрерывное множество возможных значений.

Цифровые предназначены для записи, хранения и считывания данных, которые преобразованы в цифровой код. Характеристики памяти этого типа заключаются в:

• информационной емкости;
• потребляемой мощности;
• времени хранения данных;
• скорости работы.

Возможность записи

Эта группа запоминающих устройств, как понятно из названия, характеризуется возможностью записи. Так, существуют системы, на которые может записывать данные:

• только завод-изготовитель;
• пользователь со специальных механизмом;
• конечный пользователь с тем же аппаратом, который использует память.

К последнему типу как раз и относятся все существующие устройства хранения данных в ПК.

Возможность перезаписи

Похожая группа, которая содержит три подгруппы:

• устройства, имеющие однократную запись;
• перепрограммируемые механизмы, которые могут несколько раз вносить и изменять данные, но при этом иметь либо ограниченное число циклов записи, либо с каждым разом все медленнее записывать информацию;
• многократно записывающие устройства.

Последняя подгруппа представлена жесткими дисками или флешками.

Назначение

Следующая группа имеет свои технические характеристики:

• оперативная память хранит данные процессов системы;
• внутренняя — представлена устройствами, которые могут сохранять данные на длительное время;
• внешняя — также может длительное время хранить данные, но чаще всего служит как резервный архив или переносчик информации;
• есть устройства, которые идентифицируют или осуществляют платежи.

Энергозависимость

Одна из ключевых характеристик памяти ПК. Устройства могут зависеть или не зависеть от энергии. В первом случае все данные пропадают после отключения электропитания. Во втором — информация остается на хранителе.

Энергозависимые устройства могут быть статическими или динамическими. В первом случае для сохранения данных достаточно поддерживать питание механизма, во втором — информация разрушается со временем и помимо сохранения питания, нужно проводить регенерацию.

Доступ

Этот момент также играет важную роль в охарактеризовании памяти ПК. Есть несколько вариантов доступа. К примеру, магнитные ленты работают с последовательным считыванием, а оперативная память — с произвольным.

Жесткие диски предоставляют прямой доступ, а устройства баз данных — ассоциативный.

Основные элементы ПК

Поскольку нет смысла рассказывать обо всех вариациях памяти, рассмотрим ту, которая используется в современном пользовательском компьютере.

Собирая систему либо покупая уже готовую, внутри шасси можно найти материнскую плату. На ней обычно размещены все главные части ПК. Есть центральный процессор, без которого трудно представить работу системы, может быть видеокарта, хотя она является и необязательным элементом.

На материнки есть ОЗУ — оперативная память компьютера, характеристики которой будут описаны ниже. Также к ПК можно подключить внешнюю память. Она может быть представлена твердотельным или жестким диском, оптическим устройством или флеш-памятью. Все эти элементы поддерживаются блоком питания.

Внутренняя память

Еще один элемент системы, о котором обязательно стоит упомянуть. Дело в том, что многие считают, что внутренняя память — это жесткий диск. На самом деле это не так.

Внутренняя память организована ячейками на материнской плате. Она может быть быстрой энергозависимой и постоянной. В первую группу как раз и входит оперативная память, а вместе с ней и кеш двух уровней. К постоянной относят ROM и CMOS RAM.

ROM или ПЗУ — это энергонезависимая память, которая хранит неизменяемые данные. Чтобы было проще понять: условно в ней заложен набор правил и алгоритмы, по которым система может корректно функционировать. Мышь двигается в указанном направлении, «Пуск» открывается по требованию и т. д.

CMOS RAM появилась не сразу. Ранее использовалась только ROM BIOS. Но ее решили дополнитель этой энергонезависимой операционной системой. Она собирает информацию о времени и дате, будильнике и разных конфигурациях ПК.

Кеш называют сверхоперативной памятью. У этой памяти ПК характеристик немного. Она имеет очень маленький объем и работает только в связке с микропроцессором и ОЗУ. Главная задача: ускорить общее время работы и скорость обработки данных.

Оперативная память

Поскольку это один из главных элементов системы, нужно подробнее остановиться на этом вопросе. Оперативная память — это энергозависимое устройство системы, которое сохраняет машинный код и промежуточные данные, с которыми работает процессор. ОЗУ работает при включенном ПК. Обмен памяти происходит напрямую или через кэш.

Поскольку это энергозависимое устройство, то данные на нем доступны только при подаче напряжения. Если питание ОЗУ прекращается, даже на доли секунды, то информация может разрушиться или исказиться.

С развитием технологий появилась возможность включать энергосберегающий режим. В этом случае основные характеристики оперативной памяти переходят в «Сон». Если ПК перевести в гибернацию, то питания ОЗУ отключится, но перед этим память перенесет сохраняемые данные на ПЗУ в файл hiberfil.sys. При возобновлении работы системы этот файл выпускает данные «на волю».

ОЗУ в современных системах

Если вы хоть раз видели конструкцию ПК внутри шасси, то знаете, что оперативка представлена модулями динамической памяти, на которых размещены полупроводники.

Различают динамический и статический тип. Первый является дешевле, но медленнее. Его плотность выше, поэтому на один кристалл помещают больше ячеек памяти. Отсюда и уменьшенная скорость работы.

А вот статическая память очень быстрая, но дорогая. В данный момент ее невыгодно использовать в модулях ОЗУ, поэтому она размещена в конструкции кеш-памяти и микропроцессоре.

Основные характеристики оперативной памяти

У этого энергозависимого устройства очень много параметров. Именно поэтому при покупке модулей возникают проблемы с выбором. Но если разбираться хотя бы в основных параметрах, картина становится яснее.

Обычный пользователь должен знать о:

• типе;
• объеме;
• частоте;
• производителе.

Тип оперативной памяти

К характеристикам оперативной памяти относят тип ОЗУ — это один из основных параметров, на который обращают внимание. Если с ним прогадать, то модуль может не встать на материнскую плату. За время существования «оперативки», ее типы активно менялись.

Еще недавно самым популярным был DDR3. Сейчас этот тип в продаже самый дешевый. Но многие продвинутые пользователи отдают предпочтение DDR4. Это вызвано и его улучшенной производительностью, и меньшим напряжением и потреблением энергии.

В 2020 году планируют внедрять DDR5 на рынок, которая станет вдвое быстрее и энергоэффективнее своего предшественника. Предполагается, что будет увеличена плотность, а соответственно и объем.

Объем оперативной памяти

Конечно, характеристики оперативной памяти на 2 Гб отличаются от такого же модуля на 4 Гб только объемом. В остальном никаких различий может и не быть, если это модели одного и того же производителя.

Объем всегда интересует пользователя больше всего, поскольку от этого зависит производительность и работоспособность системы. Особенно это стало актуально с выходом трудоемких игр, которые могут отключаться из-за недостатка «оперативки».

Если ПК рабочий, то достаточно будет оперативной памяти на 4 Гб. Характеристики игровых систем более требовательны. В этом случае лучше обзавестись 16 Гб ОЗУ.

Частота оперативной памяти

Еще один параметр, на который стоит обращать внимание при покупке оперативной памяти. С каждой новой серией частота увеличивается, что влияет и на пропускную способность.

Но не стоит думать, что при установке высокочастотной памяти заметно увеличится производительность. К тому же не каждая система может раскрыть потенциал модуля ОЗУ.

Производитель оперативной памяти

Это не основная характеристика оперативной памяти, но порой очень важна при покупке ОЗУ. Некоторые производители предоставляют качественную, но дорогую продукцию. Есть те, которые выделились производством разный серий для рабочего, игрового ПК или серверных станций. Самыми популярными сейчас являются: Kingston, HyperX, Corsair и Samsung.

Характеристика оперативной памяти ноутбука

Параметры ОЗУ для лэптопа практически не отличаются от полноформатных версий. Используется малоконтурный двухсторонний модуль памяти SO-DIMM. Это единый формат для всех ноутбуков. Он специально разрабатывался для систем с ограниченным количество места.

Помимо этого, придется обратить внимание на объем. Сейчас оптимальным для работы остается модуль на 4 ГБ. Тип памяти лучше выбирать DDR4, поскольку он уже усовершенствован и пока что лучший среди остальных.

Внешняя память: диск

К этому типу памяти относятся много видов, но все рассматривать нет смысла, поскольку часть уже не используется — к примеру, дискеты. Даже оптические диски уходят из обихода. Поэтому мы рассмотрим характеристики внешней памяти компьютера для жесткого (HDD) и твердотельного (SSD) накопителей.

Отдельно рассматривать параметры каждого из устройств нет смысла, поскольку они практически одинаковые. Единственное, SSD является более усовершенствованной версией HDD.

Среди основных характеристик устройств памяти этого типа различают несколько параметров. Интерфейс SATA используется в обоих накопителях. Емкость — параметр, который может достигать 10 ГБ. Хотя в случае с SSD это не случается, поскольку устройство очень дорогое само по себе, и такой объем будет не востребован. А вот для ЖД 10 ГБ хоть и непривычно, но реально.

Физический размер — характеристика, которая также называется форм-фактором. У ЖД размер 3,5 дюймов, у SSD — 2,5. Также к характеристикам можно отнести показатели энергопотребления. У твердотельных накопителей они всегда будут ниже. А вот количество операций ввода и выводы наоборот у SSD выше.

Внешняя память: флешки

Нельзя не упомянуть и о флеш-накопителях. Они также относятся к компьютерной памяти и имеют технические характеристики. Их задача и параметры:

• сохраняют информацию;
• переносят данные с ПК на устройства;
• работают с независимым питанием и имеют низкое энергопотребление;
• энергонезависимые;
• высокоскоростные;
• компактные.

Флеш-накопители могут иметь вид небольшой карточки, которую помещают в фотоаппараты, видеокамеры, навигаторы, смартфоны и планшеты, регистраторы и другие устройства.

Среди их характеристик стоит выделить формат, объем и скорость записи данных. Каждое устройство требует свой тип флеш-накопителя, поэтому при выборе стоит внимательно изучать этот вопрос.

Есть и внешние накопители — USB-флешки. Они отличаются от «карточек» тем, что имеют больше объем, размер, скорость и потребление. Также существуют разные вариации стандартов, хотя самым популярным все равно остается USB A.

С момента создания такого накопителя прошло много времени. Поменялись и версии USB: 1.1, 2.0 и 3.0. Последний только внедряется на панели материнских плат и ПК, но является самым быстрым. Он имеет синий цвет, чтобы его не путали с ранее выпущенными форматами. Но если его подключить к разъему USB 2.0, то он подстроится под него.

Выводы

Основные характеристики памяти компьютера трудно обобщить, поскольку устройства в системе очень разные. Видимо, поэтому еще не разработали универсальный механизм, который объединял бы в себе и ОЗУ, и ПЗУ, и SSD и даже флеш-память.

С другой стороны, это было бы не совсем удобно для пользователя. Поэтому каждый девайс обзавелся своими характеристиками, на которые влияет производитель, стоимость, популярность и другие факторы.

Так, оперативная память имеет объем, частоту работы, напряжение и тип. Похожие характеристики и у внешних дисков (HDD и SSD). Покупатель смотрит на форм-фактор, интерфейсы, объем и общую работоспособность. Даже флеш-накопитель имеет похожие параметры, среди которых есть снова-таки объем, формат, скорость работы.

Несмотря на такую схожесть в технических характеристиках, эти устройства отвечают за свои конкретные задачи. ОЗУ хранит временную информацию о процессах на ПК. А вот жесткий и твердотельный накопитель сохраняет личную информацию пользователя и системы. Флешка также сохраняет любые данные, но может являться «переносчиком» их на другие устройства.